Пациенты, состояние которых зависит от препаратов на основе рекомбинантных белков, вынуждены постоянно получать инъекции, часто по несколько раз в неделю. Ученые из Детской больницы Бостона (Children’s Hospital Boston), США, продемонстрировали возможность выделения лекарственных препаратов «по требованию» и непосредственно в кровоток самими кровеносными сосудами, выращенными из генетически модифицированных клеток. Доказательства состоятельности этой концепции они предоставляют в статье в журнале Blood, ссылаясь на опыт лечения анемии у мышей с помощью биоинженерных сосудов, секретирующих эритропоэтин (ЭПО).
Потенциально эта технология может использоваться для доставки и других белков, например, фактора VIII и фактора IX при гемофилии, альфа-интерферона при гепатите С и бета-интерферона при рассеянном склерозе, утверждает руководитель исследования кардиохирург Хуан Мелеро-Мартин (Juan Melero-Martin), PhD.
В настоящее время препараты на основе рекомбинантных белков производятся генно-инженерными клетками в специальных биореакторах, и их производство в больших количествах требует очень значительных финансовых затрат.
Для получения секретирующих препарат сосудов ученые выделили из человеческой крови эндотелиальные колониеобразующие клетки, встроили в них ген, кодирующий эритропоэтин, а затем ввели их под кожу мышам вместе с мезенхимальными стволовыми клетками. Смесь из этих двух типов клеток спонтанно образовала сети кровеносных сосудов, выстланные генетически модифицированными эндотелиальными клетками. В пределах недели биоинженерные сосуды образовали анастомозы с собственными сосудами животных, выделяя ЭПО в кровоток.
Тесты показали, что препарат циркулировал по всему организму и излечивал анемию у мышей, вызванную как облучением (такая анемия часто наблюдается у онкологических больных), так и потерей почечной ткани (в модели хронической почечной недостаточности). Мыши с сосудистыми имплантатами имели значительно более высокий гематокрит (показатель концентрации эритроцитов) и выздоравливали быстрее, чем контрольные. Процесс эритропоэза (образования эритроцитов) усиливался и у здоровых мышей.
Система имеет и встроенный контроль над включением/выключением: внесенный в геном ЭПО-кодирующий ген связан с репрессорным белков, предотвращающим его экспрессию до попадания в организм мыши антибиотика доксициклина (добавляемого в питьевую воду). Доксициклин инактивирует белок-репрессор, позволяя экспрессироваться гену эритропоэтина. После нормализации гематокрита систему можно легко отключить, переведя животным на обычную воду.
Сейчас доктор Мелеро-Мартин и его коллеги ищут пути доставки доксициклина через кожу, чтобы избежать системного воздействия антибиотика на организм. Существуют и другие способы осуществления генетического контроля над включением/выключением, например, синтетические системы или даже естественные регуляторные элементы, используемые самим организмом – оценка уровня кислорода в крови и стимуляция выработки ЭПО в ответ на его падение.
Традиционной проблемой для генной терапии является то, как заставить пересаженные генетически модифицированные клетки прижиться и остаться на месте. Имплантаты в виде кровеносных сосудов – идеальная технологическая платформа для генно-терапевтических приложений, целью которых является системная доставка лекарственных препаратов.«Кровеносные сосуды – один из тех немногих типов тканей, где мы имеем хороший контроль над приживлением трансплантата», – объясняет доктор Мелеро-Мартин. «Эндотелиальные клетки легко выделить из крови, они хорошо собираются в кровеносные сосуды и идеально подходят для высвобождения соединений в кровоток, так как выстилают сосуды».
Ученые заинтересованы в использовании своей системы и на других терапевтических белках, а также ищут пути, как заставить клетки выделять лекарства по первому требованию в ответ на соответствующий сигнал за счет заранее созданных запасов, как это делают, например, бета-клетки поджелудочной железы, секретирующие инсулин.
Кроме того, в планах доктор Мелеро-Мартина создать кровеносные сосуды, несущие генетические инструкции по выработке факторов, привлекающих стволовые клетки или индуцирующих клеточную дифференцировку. Такие сосуды могли бы с успехом использоваться в регенеративной медицине.
По материалам:childrenshospital